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Ensaio em túnel de vento gera dados não contemplados pela norma da ABNT

Ao reproduzir, em escala reduzida, as características do vento natural, abrangendo todas as suas direções, teste fortalece indicadores de segurança e de conforto na construção

Publicado em: 31/05/2016

Texto: Redação AECweb/e-Construmarket

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O ensaio no dispostivo abrange todas as direções de incidência dos ventos (Corepics VOF/shutterstock.com)

O túnel de vento é um dispositivo que, na construção civil, é utilizado para estudar a ação dos ventos sobre edifícios no intuito de fortalecer indicadores de segurança e de conforto dos usuários. Os resultados que o processo gera são usados como referência para o desenvolvimento do projeto estrutural e da caixilharia.

Por meio da NBR 6123 da ABNT, é possível prever o comportamento da estrutura perante os efeitos de ventos frontais e laterais na edificação sem ter necessariamente de recorrer aos ensaios em túnel de vento, além dos picos de sucção nas quinas também previstos pela norma. No entanto, a confiabilidade dos coeficientes fica limitada para construções com geometria em planta quadrada ou retangular.

“Quando temos uma geometria que foge desses padrões ou estruturas altas e esbeltas, esse ensaio é que dá os indicadores mais reais”, afirma Fábio Siqueira, diretor de engenharia da Construtora e Incorporadora Laguna.

De acordo com Gilder Nader, pesquisador e coordenador do Laboratório do Túnel de Vento do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), o ensaio permite obter resultados não previstos na norma, pois abrange todas as direções de incidência dos ventos. “É confiável e exato por reproduzir, na escala reduzida, as características do vento natural”, explica.

PARA PROJETOS ALTOS E ESBELTOS

Ensaios em túnel de vento são recomendados para projetos altos — quando a altura é 10 vezes maior que a largura — e que apresentam formatos esbeltos. Nesse rol, enquadram-se edificações com linhas curvas ou com revestimento em pele de vidro, coberturas de estádios e de ginásios desportivos com grandes vãos, além de pontes pênseis e estaiadas.

[Ensaio em túnel de vento] é confiável e exato por reproduzir, na escala reduzida, as características do vento natural
Gilder Nader

Segundo Nader, essa demanda acontece devido a uma possibilidade de deslocamento ou torção acima dos níveis tolerados para conforto e segurança, sejam as estruturas de concreto ou metálicas. “Sob a excitação do vento, a edificação poderá ter grandes amplitudes de vibração, tanto nos modos flexionais quanto torcionais, o que traz desconforto dinâmico aos habitantes e causa problemas no revestimento e caixilharia”, esclarece o pesquisador, advertindo ainda que a obra também corre risco de ir à ruína.

Sendo assim, por meio do ensaio em túnel de vento, é possível determinar a carga estática do vento e a resposta dinâmica da edificação. Os resultados servem para o dimensionamento estrutural do projeto. “Eles são usados nos prognósticos de pressões, tensões, deformações, carga nas fundações, deslocamentos, vibrações, influência de detalhes arquitetônicos, entre outros”, cita Siqueira.

Em empreendimentos baixos e com geometria favorável ao cálculo estrutural — planta retangular ou quadrada —, os testes tornam-se desnecessários. Alguns dos exemplos são casas com telhados de uma ou duas águas, edifícios com planta baixa e instalações industriais com coberturas autoportantes ou com várias águas.

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Maquete instrumentada com sensores de pressão
(Divulgação/ Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT)

COMO FUNCIONA

Os ensaios são realizados em laboratórios que dispõem do túnel de vento propriamente dito. O processo começa com a elaboração de uma maquete que será submetida aos testes, representando em escala reduzida as condições da estrutura em estudo.

Além de retratar a obra que será erguida, a maquete também deve contemplar as edificações do entorno e a topografia. “Pode ser um grande centro urbano, uma cidade pequena ou uma região próxima ao mar. O vento tem características diferentes em cada tipo de terreno”, diz Nader.

Essa maquete é instrumentada com centenas de sensores de pressão que, distribuídos em superfícies e interiores, coletam dados conforme a velocidade do vento e da inclinação de sua incidência, simulados pelo ventilador do túnel. “As condições climáticas históricas de cada região e as condições da topografia são usadas para estabelecer a velocidade do vento que será usada no ensaio”, revela Siqueira.

A maquete fica posicionada em uma mesa giratória dentro do túnel, onde o ensaio é realizado com incidência a cada 15° até contemplar todos os ângulos.

As condições climáticas históricas de cada região e as condições da topografia são usadas para estabelecer a velocidade do vento que será usada no ensaio
Fábio Siqueira

SERVIÇO DOS LABORATÓRIOS

O túnel de vento dos laboratórios que prestam serviços de ensaio deve ser capaz de simular o vento natural para cada um dos cinco tipos de terrenos, os quais são definidos pela NBR 6123. “Como efeitos de escala podem impactar nos resultados, o ideal é que esses túneis de vento possam ensaiar modelos entre as escalas 1:50 e 1:400”, determina Nader. O espaço físico necessário para comportar o túnel é de no mínimo 100 m².

Os demais equipamentos consistem em sensores de pressão, anemômetros e balanças que medem, simultaneamente, forças e momentos. A aquisição e o processamento de dados são feitos por meio de computadores.

“Os profissionais devem ter formação em engenharia, em física ou em arquitetura. Preferencialmente, devem possuir mestrado e doutorado com foco em mecânica dos fluidos”, institui o pesquisador do IPT.

O preço aproximado do serviço de ensaio é de R$ 50 mil, podendo variar de acordo com o tipo de edificação, quantidade de torres, altura e vizinhança. Para ensaio da carga estática do vento, o valor é de cerca de R$ 35 mil. Já para o ensaio de resposta dinâmica da edificação, gira em torno de R$ 20 mil.

Colaboração técnica

 
Fábio Siqueira – Diretor de engenharia da Construtora e Incorporadora Laguna
 
Gilder Nader – Pesquisador e coordenador do Laboratório do Túnel de Vento do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT)